Tế bào: Cu(s) | Cu2+(a1) || Ag+(a2) | Ag(s) ở 298 K. Biết E°(Ag+/Ag) = +0,799 V, E°(Cu2+/Cu) = +0,337 V. a) Viết phản ứng tổng và tính E°cell. b) Nếu a2 = 0,01 M và khi Ecell = 0,500 V tìm a1. c) Giải...

a) Để viết phản ứng tổng và tính E°cell, trước hết ta cần xác định phản ứng của từng nửa tế bào. Phản ứng ở cực dương (oxy hóa): \[ Cu(s) \rightarrow Cu^{2+}(aq) + 2e^- \] Phản ứng ở cực âm (khử): \[ Ag^+(aq) + e^- \rightarrow Ag(s) \] Phản ứng tổng thể sẽ là: \[ Cu(s) + 2Ag^+(aq) \rightarrow Cu^{2+}(aq) + 2Ag(s) \] Tính E°cell: \[ E°_{cell} = E°_{cực âm} - E°_{cực dương} = E°(Ag^+/Ag) - E°(Cu^{2+}/Cu) \] \[ E°_{cell} = 0,799 V - 0,337 V = 0,462 V \] **Kết quả:** Phản ứng tổng: \( Cu(s) + 2Ag^+(aq) \rightarrow Cu^{2+}(aq) + 2Ag(s) \) E°cell = 0,462 V --- b) Để tìm a1 khi Ecell = 0,500 V và a2 = 0,01 M, ta sử dụng phương trình Nernst: \[ E_{cell} = E°_{cell} - \frac{RT}{nF} \ln Q \] Trong đó: - R = 8,314 J/(mol·K) - T = 298 K - F = 96485 C/mol - n = số electron trao đổi = 2 - Q = \(\frac{[Cu^{2+}]}{[Ag^+]^2}\) Áp dụng phương trình Nernst: \[ 0,500 = 0,462 - \frac{(8,314)(298)}{(2)(96485)} \ln \left( \frac{a1}{(0,01)^2} \right) \] Tính hằng số: \[ \frac{RT}{nF} = \frac{(8,314)(298)}{(2)(96485)} \approx 0,00417 \] Thay vào phương trình: \[ 0,500 = 0,462 - 0,00417 \ln \left( \frac{a1}{(0,01)^2} \right) \] \[ 0,038 = -0,00417 \ln \left( \frac{a1}{0,0001} \right) \] Giải phương trình: \[ \ln \left( \frac{a1}{0,0001} \right) = -\frac{0,038}{0,00417} \approx -9,1 \] \[ \frac{a1}{0,0001} = e^{-9,1} \approx 0,0001 \times 0,00011 \] \[ a1 \approx 0,0001 \cdot e^{-9,1} \approx 0,00000011 \] **Kết quả:** a1 ≈ 0,00011 M --- c) Theo phương trình Nernst, ta thấy rằng nồng độ của các chất tham gia phản ứng có ảnh hưởng trực tiếp đến thế điện cực. Nếu nồng độ của ion đồng (\(Cu^{2+}\)) tăng, thì giá trị của Q sẽ giảm và Ecell sẽ tăng. Ngược lại, nếu nồng độ của ion bạc (\(Ag^+\)) tăng, Q sẽ tăng và Ecell sẽ giảm. Điều này giải thích rằng sự thay đổi nồng độ sẽ ảnh hưởng đến chiều chuyển hóa của phản ứng; khi nồng độ của sản phẩm tăng, phản ứng sẽ có xu hướng đi theo chiều ngược lại để đạt cân bằng, theo nguyên lý Le Chatelier.